專利名稱：用于控制次能量存儲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求前序部分所述的混合動力車輛的方法。
背景技術(shù)：
混合動力電動車輛包含主能量源(發(fā)動機(jī))與次能量存儲(可再充電能存儲)。存在至少一個電機(jī)驅(qū)動器(電機(jī)、電力電子頻率轉(zhuǎn)換器和控制單元)，該至少一個電機(jī)驅(qū)動器可以向電池提供電力以用于充電，可以再生制動和/或可以輔助發(fā)動機(jī)將牽引力提供至車輛。對于裝配有電池或超級電容等的混合動力電動車輛，通常輔助系統(tǒng)由牽引電池提供電力，而不是來自機(jī)械帶或相似的來自發(fā)動機(jī)的電力。其原因可以是使得能夠僅靠電驅(qū)動(發(fā)動機(jī)切斷)，從而切斷發(fā)動機(jī)以降低發(fā)動機(jī)怠速和/或獲得增加的效率?？梢杂呻姍C(jī)驅(qū)動的輔助系統(tǒng)的示例是制動空氣壓縮機(jī)、轉(zhuǎn)向伺服油泵、12V或24V交流發(fā)電機(jī)(其可以替換為靜態(tài)電力電子DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器)等。電池裝配有斷路器，以便在切斷時隔離電池電壓，在切斷時斷開電路的電源，并且·在故障時中斷電流。電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)(MDS)由電機(jī)、電力電子AC/DC轉(zhuǎn)換器以及相關(guān)的電子控制單元(ECU)組成。如果電機(jī)是永磁的(PM電機(jī))，則其空載電壓將取決于電機(jī)速度。通常,空載電壓與速度成比例。問題在于如果MDS控制故障，則不可能控制電能流與電池電力。因為電輔助負(fù)載繼續(xù)消耗電力，所以它們將耗盡電池荷電狀態(tài)，并且將必須斷開電池，以防止嚴(yán)重的電池?fù)p壞。當(dāng)輔助設(shè)備的電源消失時，這會以不利的方式惡化車輛功能。例如，如果由電池電壓驅(qū)動制動空氣壓縮機(jī)，則電池斷路器開啟將造成車輛停在道路上，即使其余的動力系(發(fā)動機(jī)、變速器等)全面運(yùn)轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種用于當(dāng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)出現(xiàn)故障時禁止混合動力車輛意外停在道路上的方法。通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征實現(xiàn)目標(biāo)。其他權(quán)利要求與描述公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在根據(jù)本發(fā)明的第一示例實施例中，提供了一種用于控制緊急情況下的混合動力車輛的方法，所述混合動力車輛包括內(nèi)燃機(jī)、可再充電的電能存儲系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，所述方法包括以下動作檢測用于控制電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制單元的故障，從混合動力車輛斷開可再充電的電能存儲系統(tǒng)，將內(nèi)燃機(jī)的最大速度從第一 RPM值限制至第二 RPM值。所述
第二值小于所述第一值。本發(fā)明的所述示例實施例的優(yōu)勢在于，為了解決輔助組件的可用性，不需要添加額外的裝備。本發(fā)明的另一優(yōu)勢在于其相比于現(xiàn)有的解決方案更輕、更小以及更便宜。在根據(jù)本發(fā)明的另一示例實施例中，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟將內(nèi)燃機(jī)的最小速度從第一 RPM值限制至第二 RPM值，其中，所述第二值大于所述第一值。該示例實施例的優(yōu)勢在于，其在不使用額外裝備的情況下，確保足夠的電源供給至輔助組件。在根據(jù)本發(fā)明的另一示例實施例中，所述方法進(jìn)一步包括將自動變速器的擋位選擇從第一組擋位選擇改變至第二組擋位選擇的步驟，其中，當(dāng)控制電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制單元起作用時，使用第一組擋位選擇，當(dāng)控制電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制單元不起作用時，第二組擋 位選擇用于混合動力車輛的更改的更高的和/或更低的發(fā)動機(jī)速度。該示例實施例的優(yōu)勢在于，無論用于控制電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制單元是否起作用，都能確保駕駛性能。在本發(fā)明的另一示例實施例中，所述方法進(jìn)一步包括以下動作在由至少一個輔助負(fù)載提供能量儲備的情況下，允許發(fā)動機(jī)在所述最小速度之下運(yùn)行。該示例實施例的優(yōu)點(diǎn)在于，燃料消耗以及廢氣排放可以保持在最小級別。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于控制緊急情況下的混合動力車輛的設(shè)備。所述混合動力車輛包括內(nèi)燃機(jī)、可再充電的電能存儲系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。所述設(shè)備包括用于檢測用于控制電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制單元的故障的裝置，用于從混合動力車輛斷開可再充電的電能存儲系統(tǒng)的裝置，用于將內(nèi)燃機(jī)最大速度從第一 RPM值限制至第二 RPM值的裝置。在本發(fā)明的又一方面中，提供了一種可存儲于計算機(jī)可讀介質(zhì)上的計算機(jī)程序，包括在用于控制緊急情況下的混合動力車輛的車載診斷方法中使用的程序代碼，所述方法包括以下動作檢測控制電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制單元的故障，從混合動力車輛斷開可充電電能存儲系統(tǒng)，將內(nèi)燃機(jī)最大速度從第一 RPM值限制至第二 RPM值。


從以下實施例的詳細(xì)說明中將最佳地理解結(jié)合了上述及其他目的和優(yōu)點(diǎn)的本發(fā)明，但并不限制于該實施例，其中示意性地示出了 圖I描繪了根據(jù)本發(fā)明的混合動力車輛的示意性的示例實施例。圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的混合動力車輛的稍微更加詳細(xì)的示例實施例。圖3描繪了電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)(MDS)的示例實施例。圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明用于控制緊急情況下的混合動力車輛的方法的示例實施例的流程圖。在附圖中，相同或相似的元件由相同的參考數(shù)字表示。附圖僅是示意性的表示，并不旨在描繪本發(fā)明的特定參數(shù)。而且，附圖旨在僅描繪本發(fā)明的典型實施例，并且因此不應(yīng)被認(rèn)為限制本發(fā)明的范圍。
具體實施例方式圖I描繪了根據(jù)本發(fā)明的混合動力車輛100的示例實施例。所述混合動力車輛100包括內(nèi)燃機(jī)102、可再充電的電能存儲系統(tǒng)106、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)104、控制單元107、離合器103、開關(guān)105以及變速器108。內(nèi)燃機(jī)102可以是柴油發(fā)動機(jī)、汽油發(fā)動機(jī)、靈活燃料發(fā)動機(jī)或氣體發(fā)動機(jī)等。發(fā)動機(jī)可以具有一個或多個汽缸，可以根據(jù)發(fā)動機(jī)使用的特定環(huán)境而選擇任何汽缸容積。離合器103可以布置于內(nèi)燃機(jī)102與電機(jī)104之間。離合器103可以是干式離合器或濕式離合器?？梢栽陔x合器103中使用一個或多個盤。所述離合器103可以至少設(shè)置在至少一個接合或脫離位置。當(dāng)離合器103處于接合位置時，由內(nèi)燃機(jī)102提供的旋轉(zhuǎn)力傳遞至電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)104，在這種情況中，電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)104作為發(fā)電機(jī)工作。當(dāng)離合器103處于脫離位置時，內(nèi)燃機(jī)從電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)104斷開，即，在這種情況中，電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)104可以是用于推動混合動力車輛100的動力源。
電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)104可以是永磁同步電機(jī)(PMSM)和AC/DC轉(zhuǎn)換器。第一示例實施例中的變速器108可以是不帶有變速箱的主傳動齒輪。在可替換的實施例中，所述變速器108為帶有變速箱的主傳動齒輪，其中變速箱可以是手動的、半自動的或自動的?？稍俪潆姷碾娔艽鎯ο到y(tǒng)106可以是電池或超級電容。電池可以是鎳鎘類型或鋰離子類型。由所述電能存儲系統(tǒng)106提供的電壓可以在100-1000V范圍中，更通常的在300-800V之間，并且最通常的在400-600V之間。控制單元107可以控制內(nèi)燃機(jī)102、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)104、電能存儲系統(tǒng)106以及變速器108，其由圖I中的所述控制單元107與其他單元之間的連接表示。在根據(jù)本發(fā)明的用于控制處于緊急情況下的混合動力車輛100的方法的示例實施例中，所述混合動力車輛100包括內(nèi)燃機(jī)102、可再充電的電能存儲系統(tǒng)106、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)104、用于控制電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)104和內(nèi)燃機(jī)的至少一個控制單元107。所述方法包括以下動作檢測控制單元107的故障；從混合動力車輛100斷開可充電電能存儲系統(tǒng)106 ;以及將內(nèi)燃機(jī)102最大速度從第一 RPM值限制至第二 RPM值。控制單元107的故障例如可以是控制MDS 104,300的故障，使得HEV三態(tài)的MDS300的AC/DC轉(zhuǎn)換器320中的開關(guān)裝置(例如，晶體管)302、304、306、308、310、312，即，至少一個開關(guān)裝置302、304、306、308、310、312停止切換，并且變得禁用，使得僅保留AC/DC轉(zhuǎn)換器320的二極管功能(續(xù)流二極管)。PM電機(jī)314將與AC/DC轉(zhuǎn)換器320中的續(xù)流二極管一起產(chǎn)生電壓和/或電流，進(jìn)入DC總線(MDS轉(zhuǎn)換器然后將充當(dāng)寄生二極管整流器)。在這種情況中，將實現(xiàn)以下的手段。 通過斷開開關(guān)105斷開電池106。 限制內(nèi)燃機(jī)102的最大速度，使得避免DC超電壓。這將使DC總線電壓保持在最大電壓限制之下，并且因此防止輔助負(fù)載由于過電壓而禁用。在另一實施例中，實現(xiàn)可選的手段，SP 限制內(nèi)燃機(jī)102的最小速度。這將使得DC總線電壓保持在最小電壓限制之上，并且因此防止輔助負(fù)載由于欠電壓而禁用。在傳動系中存在可控制的變速器時，以上發(fā)動機(jī)限制將必定影響變速器108速比(例如，自動變速器的擋位選擇，例如，無級變速器CVT中的速比)。如果電池106保持連接至DC總線，則對內(nèi)燃機(jī)102更加嚴(yán)格的速度限制可以用于通過MDS轉(zhuǎn)換器的寄生二極管整流器提供電池充電電力。保持電池連接將使得發(fā)動機(jī)能夠在最小速度限制之下運(yùn)行限制的時間段，例如在變速器換擋過程中。如果存在用于輔助負(fù)載224的能量儲備，例如壓力箱，則內(nèi)燃機(jī)102可以在最小速度限制之下運(yùn)行限制的時間段。可以將電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)104設(shè)計成提供更多合適的空載電壓，以在這種類型故障過程中提高DC總線電壓等級(因此，將電機(jī)空載電壓與正常發(fā)動機(jī)速度和DC總線電壓范圍相匹配)。如今的轉(zhuǎn)換器的已知的現(xiàn)有技術(shù)診斷功能可以用于檢測電機(jī)轉(zhuǎn)換器不正確工作，即，其是否故障，并且不得不禁用(如上所述)。例如，可以使用以下診斷方法 可以通過測量散熱器溫度，或通過集成入IGBT (絕緣柵雙極晶體管)電力電子芯片的測量傳感器，檢測主電路超溫(用于電力電子)。冷卻裝置(冷卻風(fēng)扇、冷卻泵等)的管理可以檢測(即將來臨的)轉(zhuǎn)換器熱問題。 可以通過測量集電極-發(fā)射極電壓來檢測過電流，過電流例如在較高的和較低的電力開關(guān)同時導(dǎo)電時用于相腳擊穿，參照參考文獻(xiàn)。此后，轉(zhuǎn)換器的電力開關(guān)可以快速關(guān)斷(并且整個轉(zhuǎn)換器被禁用)，以避免由于過電流而引起的損害。 可以經(jīng)由返回至控制電路的狀態(tài)信號管理電力開關(guān)(例如，IGBT)驅(qū)動電路功·能。該狀態(tài)信號可以包括驅(qū)動電路電源的檢查。而且，如果驅(qū)動電路將來自控制電路(微處理器)所需的通/斷信號與實際電力開關(guān)電壓(例如，IGBT集電極-發(fā)射極電壓)相比較，則可以檢測驅(qū)動程序是否如預(yù)計的工作，這可以由狀態(tài)信號來指示。通過在控制微處理器中實施電機(jī)204的模型以及其狀態(tài)(電流等)，并且將計算的電機(jī)狀態(tài)與實際的電機(jī)狀態(tài)進(jìn)行比較，可以檢測轉(zhuǎn)換器故障。圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的混合動力車輛200的另一示例實施例。所述混合動力車輛200包括內(nèi)燃機(jī)202、可再充電的電能存儲系統(tǒng)206、電機(jī)204、控制單元209、211、213、215、217、離合器203、開關(guān)205以及變速器208、218、逆變器220、電力電子系統(tǒng)222、電子輔助系統(tǒng)224。電機(jī)204、逆變器220以及用于逆變器的控制單元217可以被定義為電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)(MDS) 240。在該示例實施例中，電機(jī)204固定地安裝于可連接在內(nèi)燃機(jī)與變速箱208/主傳動齒輪218之間的軸上?；旌蟿恿﹄妱悠嚱泳€盒(HJB) 230可以經(jīng)由開關(guān)205將電池連接至電子輔助單元224，并且將電池連接至DC-DC電力電子系統(tǒng)222以及用于DC總線之上的DC-DC電力電子系統(tǒng)的控制單元213。電池206可以包括絕緣電阻檢測器(IRD) 205，尤其用于檢測電池206對混合動力電動車輛200的底盤的絕緣的故障。發(fā)動機(jī)E⑶209可以控制柴油發(fā)動機(jī)，例如噴射燃料的量和上下RPM限制?？刂破鲄^(qū)域網(wǎng)(CAN)是在例如MDS與ECU之間的通信總線，其可以用于傳輸信息，以降低燃料噴射，這進(jìn)而將降低發(fā)動機(jī)的RPM。用于確定電機(jī)轉(zhuǎn)換器不正確工作的診斷功能可以與圖I中公開的實施例相關(guān)的論述相同。圖3圖示了電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)(MDS)的示例實施例，該電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)(MDS)包括電機(jī)314和電力電子頻率轉(zhuǎn)換器(PEC) 320。所述電機(jī)314可以是永磁(PM)電機(jī)。所述PEC 320可以包括稱為MCU (電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)KU)的電子控制單元(E⑶)。所述PEC可以進(jìn)一步包括一組晶體管形式的開關(guān)302、304、306、308、310、312。所述MCU接收有關(guān)提供至MCU的獨(dú)立入口的獨(dú)立電路上的開關(guān)302、304、306、308、310、312的狀態(tài)的信息。所述MCU還接收有關(guān)由電機(jī)提供并且通過開關(guān)組302、304、306、308、310、312從交流轉(zhuǎn)化為直流的電流DC電壓的信息。MCU可以進(jìn)一步接收有關(guān)電機(jī)溫度的信息。所述MCU還可以從分解器(位置傳感器)接收有關(guān)電機(jī)314中的轉(zhuǎn)子位置的信息，之后，該信息可以用于確定/控制由電機(jī)314 提供的轉(zhuǎn)矩和電流。
圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的用于控制處于緊急情況中的混合動力車輛的方法的示例實施例的流程圖。
在第一步驟402中，執(zhí)行對用于控制電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制單元的故障的檢測?？梢愿鶕?jù)如上所述的任何方法進(jìn)行檢測?？刂茊卧墓收峡梢允情_關(guān)裝置302、304、306、308、 310、312中的一個或多個不正確工作，即，無開關(guān)動作意味著僅剩余開關(guān)裝置302、304、 306、308、310、312 的二極管功能。
在接下來的404步驟中，從混合動力車輛斷開可再充電的電能存儲系統(tǒng)。這樣做以防止對可再充電的電能存儲系統(tǒng)放電和嚴(yán)重?fù)p害，可再充電的電能存儲系統(tǒng)可以是如上所述的電池或電容。可以通過圖I中的105與圖2中的205表示的簡單開關(guān)執(zhí)行該斷開。
在第三步驟406中，將內(nèi)燃機(jī)的最大速度從第一 RPM值限制至第二 RPM值，其中， 所述第二 RPM值低于所述第 一 RPM值。一旦檢測到控制單元的故障，則用于內(nèi)燃機(jī)的控制單元接收用于將最大RPM值從所述第一 RPM值改變至所述第二 RPM值的命令。發(fā)動機(jī)的最大RPM的限制將確保輔助單元不接收會導(dǎo)致電氣故障的過多電壓。
在根據(jù)本發(fā)明的又一示例實施例中，可以將最小RPM值從第一 RPM值改變至第二 RPM值，其中，所述第一 RPM值低于所述第二 RPM值。這將確保電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)將足夠的電力傳遞至輔助單元，諸如用于制動系統(tǒng)、冷卻風(fēng)扇、冷卻泵、燃料泵等的液壓和/或空氣泵，這進(jìn)而將確保功能，雖然電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)不完全起作用，并且電池斷開。
權(quán)利要求
1.一種用于控制處于緊急情況下的混合動力車輛的方法，所述混合動力車輛包括內(nèi)燃機(jī)、可再充電的電能存儲系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，所述方法包括以下動作 a.檢測控制所述電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制單元的故障， b.從所述混合動力車輛斷開所述可再充電的電能存儲系統(tǒng)， c.將所述內(nèi)燃機(jī)的最大速度從第一RPM值限制至第二 RPM值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述故障是在控制所述電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的所述控制單元中的AC/DC轉(zhuǎn)換器中的至少一個開關(guān)裝置出故障。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟 d.將所述內(nèi)燃機(jī)的最小速度從第一RPM值限制至第二 RPM值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟 e.將自動變速器的擋位選擇從第一組擋位選擇改變至第二組擋位選擇，其中，當(dāng)控制所述電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的所述控制單元起作用時，使用所述第一組擋位選擇，當(dāng)控制所述電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的所述控制單元不起作用時，所述第二組擋位選擇用于混合動力車輛的更改的更高和/或更低的發(fā)動機(jī)速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3-4中任一項所述的方法，進(jìn)一步包括以下動作 f.在由至少一個輔助負(fù)載提供能量儲備時，允許發(fā)動機(jī)在所述最小速度之下運(yùn)行。
6.一種用于控制處于緊急情況下的混合動力車輛的設(shè)備，所述混合動力車輛包括內(nèi)燃機(jī)、可再充電的電能存儲系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，所述設(shè)備包括 a.用于檢測用于控制所述電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制單元的故障的裝置， b.用于從所述混合動力車輛斷開所述可再充電的電能存儲系統(tǒng)的裝置， c.用于將所述內(nèi)燃機(jī)的最大速度從第一RPM值限制至第二 RPM值的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述故障是用于控制所述電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的所述控制單元中的AC/DC轉(zhuǎn)換器中的至少一個開關(guān)裝置出故障。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于將所述內(nèi)燃機(jī)的最小速度從第一 RPM值限制至第二 RPM值的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于將自動變速器的擋位選擇從第一組擋位選擇改變至第二組擋位選擇的裝置，其中，當(dāng)控制所述電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的所述控制單元起作用時，使用所述第一組擋位選擇，當(dāng)控制所述電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的所述控制單元不起作用時，所述第二組擋位選擇用于混合動力車輛的更改的更高和/或更低的發(fā)動機(jī)速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8-9中任一項所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于在由至少一個輔助負(fù)載提供能量儲備時允許發(fā)動機(jī)在所述最小速度之下運(yùn)行的裝置。
11.一種可存儲于計算機(jī)可讀介質(zhì)上的計算機(jī)程序，包括用于在用于控制根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的處于緊急情況下的混合動力車輛的車載診斷方法中使用的程序代碼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制處于緊急情況下的混合動力車輛的方法。所述混合動力車輛包括內(nèi)燃機(jī)、可再充電的電能存儲系統(tǒng)以及電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。所述方法包括以下動作檢測用于控制電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制單元的故障，從混合動力車輛斷開可再充電的電能存儲系統(tǒng)，將所述內(nèi)燃機(jī)的最大速度從第一RPM值限制至第二RPM值。本發(fā)明還涉及用于控制處于緊急情況下的混合動力車輛的設(shè)備以及可存儲于計算機(jī)可讀介質(zhì)上的計算機(jī)程序，包括用于在控制處于緊急情況下的混合動力車輛的車載診斷方法中使用的程序代碼。
文檔編號B60W10/30GK102947157SQ201080067203
公開日2013年2月27日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者安德斯·拉松 申請人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司